專利名稱：微孔聚四氟乙烯密封板材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型聚四氟乙烯(PTFE)材料及其制備方法，具體地說，是涉及一種微孔聚四氟乙烯(PTFE)密封板材及其制備方法。

背景技術(shù)：
自杜邦公司1938年研制出聚四氟乙烯(PTFE)以來，聚四氟乙烯就以其良好的耐化學(xué)腐蝕性(能夠承受除了熔融的堿金屬、氟化物以及熔融氫氧化鈉之外的所有強酸、強氧化劑、還原劑和各種有機溶劑的作用)，優(yōu)異的自潤滑性(其動、靜摩擦系數(shù)均低于0.04，是理想的無油潤滑材料)，較好的耐溫性能(可在-190～260℃的廣泛溫度范圍內(nèi)使用)，良好的電絕緣性(體積電阻可達1018歐姆·厘米，介質(zhì)損耗小，擊穿電壓高)，極好的表面不粘性(是表面能最小的固體材料)和耐大氣老化性、不燃性(限氧指數(shù)在90以下)及無污染性等優(yōu)良性能被廣泛應(yīng)用在石油、化工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)。目前，PTFE除被廣泛應(yīng)用于防腐和防粘外，因其優(yōu)良的性能在密封材料領(lǐng)域的應(yīng)用十分普遍。
但是，PTFE作為密封材料最大的不足是在常溫下就存在嚴(yán)重的蠕變(冷流)現(xiàn)象。為了提高PTFE的抗蠕變能力，目前應(yīng)用最廣泛的就是填充改性、膨化處理和發(fā)泡改性技術(shù)，其中填充改性和膨化處理技術(shù)國外部分企業(yè)已經(jīng)達到了較高水平，國內(nèi)這方面的研究與國外差異雖大，但已經(jīng)有部分企業(yè)和科研人員進行這方面的工作，并取得了一定成績。中國專利公開了一種低蠕變改性聚四氟乙烯密封件(公開號1687223A)，其采用填充改性改善了PTFE作為密封件材料存在的蠕變松弛和冷流的缺陷，配比是聚四氟乙烯樹脂50％-90％，其余為硫酸鋇，加入硫酸鋇能夠適用于多種腐蝕性介質(zhì)，提供高質(zhì)量的原纖化作用，來解決普通填充聚四氟乙烯板材所存在的蠕變松弛和冷流問題。中國專利公開了一種膨化微孔聚四氟乙烯膜的制備方法(公開號CN 101007242A)，膨化微孔聚四氟乙烯膜的制備方法包括混料、打坯、擠出、縱拉、橫拉工序，其特征在于在擠出工序中采用扁平形狀口模的模頭；在擠出和縱拉工序之間增加了一道砑光工序。相對于傳統(tǒng)PTFE密封材料、膨化PTFE及填充改性PTFE密封材料，發(fā)泡改性PTFE密封材料具有更優(yōu)異的抗蠕變松弛性能并得到更高的螺栓扭矩保持率和更好的長期密封效果，PTFE發(fā)泡改性研究，國內(nèi)尚未見有研究報道和系列產(chǎn)品，國外主要以美國Garlock公司推出的GYLON S-3545微孔復(fù)合聚四氟乙烯為代表，該制造技術(shù)不僅保持了PTFE固有的耐化學(xué)特性，同時大大減小了一般PTFE的蠕變和冷流現(xiàn)象，但其制作工藝復(fù)雜，成本較高。


發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有的傳統(tǒng)PTFE、膨化PTFE、填充改性PTFE及發(fā)泡改性PTFE密封材料存在的缺陷，本發(fā)明的主要目的就是提供一種下具有極好的抗蠕變松弛性能、更好的長期密封效果、較長的使用壽命、簡單的制作工藝及成本低廉的發(fā)泡改性微孔PTFE密封材料及其制備方法。
本發(fā)明的微孔聚四氟乙烯密封板材，是由聚四氟乙烯樹脂經(jīng)過發(fā)泡改性而成，其中聚四氟乙烯樹脂占總質(zhì)量的50％～90％，其余為發(fā)泡劑；優(yōu)選聚四氟乙烯樹脂占總質(zhì)量的55％～75％，其余為發(fā)泡劑；所述聚四氟乙烯樹脂為粒徑2～500μm的懸浮樹脂；所述發(fā)泡劑是碳酸氫鈉、亞硝酸鈉、氯化銨、發(fā)泡劑AC(C5H10N6O2)及發(fā)泡劑H(C5H10N6O2)中的任一種。
本發(fā)明所述的微孔聚四氟乙烯密封板材的制備方法，包括如下具體步驟 (1)預(yù)處理 將選取的聚四氟乙烯樹脂在100±2℃下干燥1～1.5小時，將選取的發(fā)泡劑粉碎成粒徑小于60目； (2)混合 將經(jīng)預(yù)處理后的聚四氟乙烯樹脂及發(fā)泡劑混合均勻； (3)模壓將混合均勻后的原料，在模具中模壓成型，成型壓力為20～35MPa； (4)干燥 取出壓制成型的樹脂板材，在80±10℃、濕度60～80％的環(huán)境下放置2～5小時； (5)高溫?zé)Y(jié)將壓制成型的樹脂板材進行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度控制在375±5℃，保溫?zé)Y(jié)時間為1～2小時； (6)冷卻 待制品燒結(jié)至全透明后，以每小時下降50℃緩慢冷卻到250℃，即可隨爐自由冷卻獲得所需微孔聚四氟乙烯密封板材。
步驟(3)中的模壓成型壓力優(yōu)選為25～35MPa。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的微孔聚四氟乙烯密封板材具有與純PTFE相同的耐化學(xué)特性和耐溫性能，較高的壓縮回彈性能，優(yōu)異的抗蠕變松弛性能和長期密封性能，可以廣泛替代傳統(tǒng)PTFE、填充PTFE和膨體PTFE密封材料，特別適用于塑料及玻璃鋼管道及設(shè)備，高腐蝕工況對密封的要求。



圖1為本發(fā)明工藝流程框圖。

具體實施例方式 實施例1 本實施例的微孔聚四氟乙烯密封板材的制備方法，包括如下具體步驟 (1)預(yù)處理 稱量65份粒徑為2μm的聚四氟乙烯懸浮樹脂在100±2℃下干燥1～1.5小時；稱量35份的發(fā)泡劑AC(C5H10N6O2；)，粉碎成粒徑＜60目； (2)混合 將經(jīng)預(yù)處理后的聚四氟乙烯樹脂及發(fā)泡劑AC(C5H10N6O2)混合均勻； (3)模壓 將混合均勻后的原料，在模具中模壓成型，成型壓力為20MPa； (4)干燥 取出壓制成型的樹脂板材，在85±5℃、濕度60～80％的環(huán)境下放置2～5小時； (5)高溫?zé)Y(jié) 將壓制成型的樹脂板材進行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度控制在375±5℃，保溫?zé)Y(jié)時間為1～2小時； (6)冷卻 待制品燒結(jié)至全透明后，以每小時下降50℃緩慢冷卻到250℃，即可隨爐自由冷卻獲得所需微孔聚四氟乙烯密封板材。
實施例2 本實施例與實施例1的不同之處是在步驟(1)稱量50份粒徑為2μm的聚四氟乙烯懸浮樹脂在100±2℃下干燥1～1.5小時；稱量50份的發(fā)泡劑AC(C5H10N6O2；)，粉碎成粒徑＜60目。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例3 本實施例與實施例1的不同之處是在步驟(1)稱量55份粒徑為2μm的聚四氟乙烯懸浮樹脂在100±2℃下干燥1～1.5小時；稱量45份的發(fā)泡劑AC(C5H10N6O2；)，粉碎成粒徑＜60目。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例4 本實施例與實施例1的不同之處是在步驟(1)稱量75份粒徑為2μm的聚四氟乙烯懸浮樹脂在100±2℃下干燥1～1.5小時；稱量25份的發(fā)泡劑AC(C5H10N6O2；)，粉碎成粒徑＜60目。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例5 本實施例與實施例1的不同之處是在步驟(1)稱量90份粒徑為2μm的聚四氟乙烯懸浮樹脂在100±2℃下干燥1～1.5小時；稱量10份的發(fā)泡劑AC(C5H10N6O2；)，粉碎成粒徑＜60目。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例6 本實施例與實施例1的不同之處是所用發(fā)泡劑為碳酸氫鈉。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例7 本實施例與實施例1的不同之處是所用發(fā)泡劑為亞硝酸鈉。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例8 本實施例與實施例1的不同之處是所用發(fā)泡劑為氯化銨。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例9 本實施例與實施例1的不同之處是所用發(fā)泡劑為發(fā)泡劑H(C5H10N6O2)。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例10 本實施例與實施例1的不同之處是所用聚四氟乙烯懸浮樹脂的粒徑為10μm。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例11 本實施例與實施例1的不同之處是所用聚四氟乙烯懸浮樹脂的粒徑為300μm。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例12 本實施例與實施例1的不同之處是所用聚四氟乙烯懸浮樹脂的粒徑為400μm。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例13 本實施例與實施例1的不同之處是所用聚四氟乙烯懸浮樹脂的粒徑為500μm。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例14 本實施例與實施例1的不同之處是步驟(3)中的成型壓力為25MPa。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例15 本實施例與實施例1的不同之處是步驟(3)中的成型壓力為30MPa。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
實施例16 本實施例與實施例1的不同之處是步驟(3)中的成型壓力為35MPa。
其余內(nèi)容均與實施例1中所述相同。
本發(fā)明所制備的微孔PTFE密封材料與普通PTFE、膨體PTFE及填充改性PTFE的性能比較見表1所示 表1微孔PTFE密封材料的性能試驗
1.普通PTFE數(shù)據(jù)取自日本華爾卡公司的7010； 2.膨體PTFE數(shù)據(jù)取自美國Gore的膨體板狀墊； 3.填充改性PTFE數(shù)據(jù)取自美國Garlock公司的GYLON3504。
由表1可見本發(fā)明的微孔聚四氟乙烯密封板材具有與純PTFE相同的耐化學(xué)特性和耐溫性能，較高的壓縮回彈性能，優(yōu)異的抗蠕變松弛性能和長期密封性能，可以廣泛替代傳統(tǒng)PTFE、填充PTFE和膨體PTFE密封材料，特別適用于塑料及玻璃鋼管道及設(shè)備，高腐蝕工況對密封的要求。
權(quán)利要求
1.一種微孔聚四氟乙烯密封板材，其特征在于由聚四氟乙烯樹脂經(jīng)過發(fā)泡改性而成，其中聚四氟乙烯樹脂占總質(zhì)量的50％～90％，其余為發(fā)泡劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔聚四氟乙烯密封板材，其特征在于聚四氟乙烯樹脂占總質(zhì)量的55％～75％，其余為發(fā)泡劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微孔聚四氟乙烯密封板材，其特征在于所述聚四氟乙烯樹脂為粒徑2～500μm的懸浮樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微孔聚四氟乙烯密封板材，其特征在于所述發(fā)泡劑是碳酸氫鈉、亞硝酸鈉、氯化銨、發(fā)泡劑AC(C5H10N6O2)及發(fā)泡劑H(C5H10N6O2)中的任意一種。
5.一種權(quán)利要求1所述的微孔聚四氟乙烯密封板材的制備方法，其特征在于，包括如下具體步驟
(1)預(yù)處理 將選取的聚四氟乙烯樹脂在100±2℃下干燥1～1.5小時，將選取的發(fā)泡劑粉碎成粒徑小于60目；
(2)混合 將經(jīng)預(yù)處理后的聚四氟乙烯樹脂及發(fā)泡劑混合均勻；
(3)模壓 將混合均勻后的原料，在模具中模壓成型，成型壓力為20～35MPa；
(4)干燥 取出壓制成型的樹脂板材，在80±10℃、濕度60～80％的環(huán)境下放置2～5小時；
(5)高溫?zé)Y(jié) 將壓制成型的樹脂板材進行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度控制在375±5℃，保溫?zé)Y(jié)時間為1～2小時；
(6)冷卻 待制品燒結(jié)至全透明后，以每小時下降50℃緩慢冷卻到250℃，即可隨爐自由冷卻獲得所需微孔聚四氟乙烯密封板材。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微孔聚四氟乙烯密封板材的制備方法，其特征在于步驟(3)中的模壓成型壓力為25～35MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微孔聚四氟乙烯(PTFE)密封板材及其制備方法。所述的微孔聚四氟乙烯密封板材，是由聚四氟乙烯樹脂經(jīng)過發(fā)泡改性而成，其中聚四氟乙烯樹脂占總質(zhì)量的50％～90％，其余為發(fā)泡劑。本發(fā)明的微孔聚四氟乙烯密封板材是由預(yù)處理、混合、模壓、干燥、高溫?zé)Y(jié)、冷卻等步驟制備而成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的微孔聚四氟乙烯密封板材具有與純PTFE相同的耐化學(xué)特性和耐溫性能，較高的壓縮回彈性能，優(yōu)異的抗蠕變松弛性能和長期密封性能，可以廣泛替代傳統(tǒng)PTFE、填充PTFE和膨體PTFE密封材料，特別適用于塑料及玻璃鋼管道及設(shè)備，高腐蝕工況對密封的要求。
文檔編號C08L27/00GK101608042SQ200910054628
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者謝蘇江 申請人:上海駿焱化工材料有限公司